KR20200080130A - 계측기 - Google Patents

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Abstract

계측의 정밀도를 향상시키는 것.
본 발명은, 길이 방향으로 배열된 복수의 판독 패턴을 갖고, 또한 각 판독 패턴이 폭 방향으로 배열된 복수의 패턴을 갖는 메저(10)를 판독하는 계측기(100, 102)이며, 메저의 평탄도를 높이는 평탄 부재(20, 35)와, 당해 평탄 부재에 의하여 평탄도가 높아진 상태의 메저로부터, 하나의 판독 패턴에 포함되는 폭 방향으로 배열된 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제1 판독기(20)를 구비하는 계측기이다.

Description

계측기{MEASURING INSTRUMENT}
본 발명은 계측기에 관한 것이다.
메저의 한쪽 면에 패턴을 마련하고, 판독기가 패턴을 판독함으로써 길이를 계측하는 계측기가 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1 내지 3).
일본 특허 공개 소61-230012호 공보 일본 실용신안 출원 공개 소62-128302호 공보 일본 실용신안 출원 공개 평2-5009호 공보
예를 들어 건설 현장에서 이용되는 계측기에서는, 금속제의 메저의 단면을 만곡시킴으로써 메저의 유연성과 직립성을 확보하고 있다. 그러나 메저가 만곡되어 있으면, 판독기가 패턴을 광학적으로 판독할 때의 정밀도가 저하되어 버린다. 또한 광학적으로 메저를 판독할 때 메저가 비틀리거나 한 경우에도, 판독기에 의한 패턴의 판독 정밀도가 저하될 우려가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 계측의 정밀도를 향상시키는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 길이 방향으로 배열된 복수의 판독 패턴을 갖고, 또한 각 판독 패턴이 폭 방향으로 배열된 복수의 패턴을 갖는 메저를 판독하는 계측기에 있어서, 상기 메저의 평탄도를 높이는 평탄 부재와, 상기 평탄 부재에 의하여 상기 평탄도가 높아진 상태의 상기 메저로부터, 하나의 판독 패턴에 포함되는, 상기 폭 방향으로 배열된 상기 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제1 판독기를 구비하는 계측기이다.
본 발명은, 폭 방향으로 복수의 패턴이 마련되어 있는 메저를 판독하는 계측기에 있어서, 상기 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제1 판독기와, 상기 복수의 패턴의 각각이 마련되어 있는 위치에서의 상기 메저와 상기 제1 판독기 사이의 복수의 거리의 차를 보상하도록, 상기 제1 판독기가 판독한 신호를 보정하는 보정부를 구비하는 계측기이다.
본 발명은, 길이 방향으로 배열된 복수의 판독 패턴을 갖고, 또한 각 판독 패턴이 폭 방향으로 배열된 복수의 패턴을 갖는 메저를 판독하는 계측기에 있어서, 상기 폭 방향으로 배열된 상기 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제1 판독기와, 상기 길이 방향으로 배치되는 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제2 판독기와, 상기 제1 판독기에 의한 판독 결과로부터 얻어지는 길이를, 상기 제2 판독기의 판독 결과에 기초하여 보정하는 보정부를 구비하는 계측기이다.
본 발명에 의하면 계측의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 실시예 1에 있어서의 계측기의 블록도이다.
도 2는 실시예 1에 있어서의 계측기의 단면도이다.
도 3은 실시예 1에 있어서의 메저에 마련된 패턴의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 실시예 1에 있어서의 판독기의 배치를 도시하는 도면이다.
도 5의 (a)는 실시예 1에 있어서의 패턴의 확대도, (b)는 하나의 패턴의 확대도이다.
도 6은 실시예 1에 이용하는 테이블을 나타내는 도면이다.
도 7은 실시예 1에 있어서의 메저의 사시도이다.
도 8의 (a)는 비교예 1에 있어서의 메저 및 판독기의 단면도, (b) 및 (c)는 실시예 1에 있어서의 메저 및 판독기의 단면도이다.
도 9는 실시예 1에 있어서의 릴 및 메저의 단면도이다.
도 10은 실시예 2에 있어서의 계측기의 단면도이다.
도 11은 실시예에 있어서의 판독기와 메저 부근의 모식도이다.
도 12는 실시예 2에 있어서의 계측기용의 케이스(60)의 (a) 상면도, (b) 측면도, (c) A-A 단면도 및 (d) 하면도이다.
도 13은 실시예 3에 있어서의 판독기와 메저를 도시하는 단면도이다.
도 14는 실시예 3에 있어서의 거리 D에 대한 판독기의 출력 전류를 나타내는 도면이다.
도 15의 (a)는 실시예 3에 있어서의 보정부의 블록도, (b)는 실시예 3에 있어서의 제어부의 제어를 도시하는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.
실시예 1
도 1은, 실시예 1에 있어서의 계측기의 블록도이다. 계측기(100)는 메저(10), 릴(11), 스위치(12), 제어부(13), 배터리(14), 통신부(15), 표시부(16) 및 판독부(21 및 23)를 구비하고 있다. 실시예 1에서는, 메저(10)는 릴(11)에 권부되어 있다(wound). 판독부(21)는 복수의 판독기(20)를 구비하고, 판독부(23)는 복수의 판독기(22)를 구비하고 있다. 도 1의 예에서는, 판독기(20 및 22)는 각각, 발광 소자(18) 및 수광 소자(19)를 구비한 광학식 센서이다. 발광 소자(18)는, 예를 들어 LED(Light Emitting Diode)이며, 메저(10)의 면에 가시광, 적외광, 또는 자외광 등의 광을 조사한다. 수광 소자(19)는, 예를 들어 포토 트랜지스터이며, 메저(10)의 면으로부터 반사된 광을 검출한다.
스위치(12)는 조작에 따라 제어부(13)를 시동시킨다. 제어부(13)는, 예를 들어 CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서이며, 발광 소자(18)의 온 및 오프를 제어하여, 수광 소자(19)가 출력하는 신호의 전류값 또는 전압값을 판독하고, 그 결과에 기초하여 계측값을 산출한다. 통신부(15)는, 제어부(13)가 산출한 계측값을 외부 장치(25)에 송신한다. 외부 장치(25)와의 통신에는 무선 통신 또는 유선 통신을 이용한다. 표시부(16)는, 예를 들어 액정 디스플레이이며, 제어부(13)가 산출한 계측값을 표시한다. 배터리(14)는 제어부(13), 통신부(15), 표시부(16), 판독부(21 및 23)에 전력을 공급한다.
외부 장치(25)는, 예를 들어 컴퓨터 또는 스마트폰이며, 측정 대상의 길이를 나타내는 계측값을 통신부(15)로부터 수신하여, 예를 들어 데이터베이스에 등록하여 관리한다. 계측값을 등록하는 데이터베이스는 외부 장치(25)에 내장되어 있어도 되고, 액세스 가능한 상태에서 외부 장치(25)의 외부에 마련되어 있어도 된다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)는, 실시예 1에 있어서의 계측기(100)의 단면도이다. 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 계측기(100)는 케이스(30)를 구비하며, 케이스(30) 내에 릴(11)이 수납되어 있다. 릴(11)에 메저(10)가 권부되어 있다. 릴(11)은 메저(10)를 권취하도록 스프링 등의 탄성체에 의하여 가압되어 있다. 메저(10)의 선단에는, 메저(10)가 케이스(30) 내로 인입되는 것을 억제하는 훅(10a)이 마련되어 있다.
실시예 1에서는 케이스(30)에 기판(26 및 27)이 마련되어 있다. 기판(26)에는 판독기(20)가 마련되고, 기판(27)에는 판독기(22) 및 스위치(12)가 마련되어 있다. 기판(26 및 27)은 각각 접속선(28 및 29)에 의하여 메인 기판(37)에 접속되어 있다. 메인 기판(37)에는 제어부(13) 등이 마련되어 있다. 접속선(28 및 29)은 각각 판독기(20 및 22)와 제어부(13) 사이에서 신호를 전송한다. 기판(26)은 스프링(34) 등의 탄성체에 의하여 도 2 도시 우측, 메저(10) 쪽으로 가압되어 있다. 메저(10)의 로크를 해제할 때 조작되는 로크 레버(31)에는, 만곡된 봉형 또는 판형의 누름부(32 및 33)가 접속되어 있다. 로크 레버(31)가, 도 2의 (a)에 도시하는 언로크 상태일 때, 누름부(32)는 메저(10)로부터 이격되어 있으며, 스프링의 가압력에 의하여 메저(10)가 릴(11)에 권취된다. 또한 언로크 상태에서는, 누름부(33)는 메저(10)와 기판(26) 및 판독기(20)와의 사이에 삽입되어 있다. 이 때문에 판독기(20)는 메저(10)의 면으로부터 이격되어 있다.
유저는, 도 2의 (b)와 같이 메저(10)를 뻗쳐서 대상물에 접촉시킨다. 또한 도 2의 (b)에서는, 로크 레버(31)는 로크 상태로 되어 있다. 유저가 로크 레버(31)를 로크 상태로 하면, 누름부(32)는 메저(10)를 기판(27)을 향하여 압박한다. 이것에 의하여 메저(10)는 로크되어, 메저(10)가 릴(11)에 권취되는 것이 억제됨과 함께, 누름부(32)에 의하여 눌린 메저(10)가 판독기(22)에 맞닿는다. 한편, 로크 레버(31)가 로크 상태일 때는, 누름부(33)가 메저(10)와 기판(26) 사이로부터 빠진다. 이것에 의하여, 스프링(34)에 의하여 가압되어 있는 판독기(20)는 메저(10)에 맞닿는다. 또한 판독기(20 및 22)를 투명한 커버로 덮고 커버가 메저(10)에 맞닿도록 해도 된다.
다음으로, 메저(10)에 인쇄된 컬러 패턴을 설명한다. 도 3은, 실시예 1에 있어서의 메저에 마련된 컬러 패턴의 예를 나타내는 도면이다. 메저(10)의 길이 방향을 Y 방향으로 하고, 폭 방향을 X 방향으로 한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 메저(10)의 한쪽 면에는, 복수의 패턴(40)이 X 방향으로 배열된 6자릿수의 3진 그레이 코드에 의한 컬러 패턴이 Y 방향으로 일정 길이마다 인쇄되어 있다. 각각의 컬러 패턴은 특정 계측값에 대응지어져 있다. 또한 컬러 패턴을 구성하는 각 패턴(40)은 색 구분되어 있으며, 3진수인 0, 1 및 2에 대응하는 색으로서, 도 3에서는 백색, 청색 및 흑색의 3색이 이용되고 있다. 0, 1 및 2에 대응하는 색은, 이 밖에도 백색, 회색 및 흑색이어도 되며, 판독기(20, 22)가 상이한 색으로서 식별할 수 있는 색이면, 동일 색의 농담, 혹은 상이한 반사율로 각 패턴을 인쇄해도 된다. 동일 색의 농담이 상이한 케이스 등도, 여기서는 「색이 상이하다」고 간주한다. 도 3에는 3진수의 수치나 자릿수 번호가 기재되어 있지만, 실제의 메저(10)에는 이들 수치나 자릿수 번호를 기재하지 않아도 된다. 또한 메저(10)의 다른 쪽 면에는, 일반적인 메저와 마찬가지로 길이를 나타내는 눈금이나 수치가 인쇄되어 있다. 도 3에서는, Y 방향으로 인접하는 컬러 패턴끼리에서는 하나의 자릿수의 값만이 변화되고 다른 자릿수의 값은 바뀌지 않도록 컬러 패턴이 구성되어 있다. 또한 값이 바뀌는 자릿수이더라도 2치 이상의 변화가 생기지 않도록 컬러 패턴이 늘어세워져 있어서, 「0」→「2」, 혹은 「2」→「0」이라는 값의 변화는 일어나지 않는다. 이 때문에, 각 행의 컬러 패턴에 대응하는 3진값은, 오름차순 혹은 내림차순으로는 늘어서 있지 않다. 또한 컬러 패턴을 구성하는 코드는 3진수 이외에, 2진수, 또는 4진수 이상의 N진수여도 된다.
도 4는, 실시예 1에 있어서의 판독기의 배치를 도시하는 도면이다. 도 4에서는, 판독부(21)로서 X 방향으로 6개의 판독기(20)가 배열되어 있다. 이들 판독기(20)는, 동일한 행의 컬러 패턴을 구성하는 개개의 패턴(40)에 대응하여 마련되어 있다. 또한 판독부(23)로서 Y 방향으로 4개의 판독기(22a 내지 22d)가 배열되어 있다. 도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 판독부(21)와 판독부(23)는 이격하여 마련해도 되지만, 설명을 간략화하기 위하여 도 4의 예에서는 판독부(21과 23)를 근접시켜 도시하고 있다.
판독기(20 및 22)는 도 3의 각 자릿수의 패턴(40)의 색을 검출한다. 각 판독기(20 및 22)의 발광 소자(18)는 대응하는 패턴(40)에 광을 조사한다. 패턴(40)의 반사율은 백색, 청책 및 흑색의 순으로 작아지며, 수광 소자(19)에 패턴(40)으로부터의 반사광이 조사되면 수광 소자(19)는 각 색에 대응하여, 예를 들어 2.0V, 1.5V 및 1.0V의 신호를 출력한다.
도 3의 영역(42)의 각 자릿수의 패턴(40)이 판독된 경우, 제어부(13)는 각 판독기(20)의 출력을 3진수 000010으로 변환한다. 3진수 000010을 10진수로 변환하면, 선단 위치(41)로부터 영역(42)까지의 길이 L을 산출할 수 있다. 또한 얻어진 3진값으로부터 테이블 등을 이용하여 길이 L을 산출하는 등의 대응도 가능하며, 10진값으로의 변환은 필수적이지는 않다.
도 5의 (a)는, 실시예 1에 있어서의 메저(10)에 인쇄된 패턴의 확대도, 도 5의 (b)는 하나의 패턴의 확대도를 각각 도시한다. 도 5의 (a)에서는, 도 3의 범위(43)를 확대하여 각 패턴(40)의 좌측 상방에, 패턴의 색에 대응하는 3진수의 수치를 나타내고 있다. 메저(10)에는 숫자는 기재되어 있지 않아도 된다. 「0」, 「1」 및 「2」는 각각 「백색」, 「청색」 및 「흑색」에 대응한다.
도 5의 (a)에 도시한 바와 같이, 각 패턴(40)의 Y 방향의 폭은 P1이며, 예를 들어 3㎜이다. 모든 패턴(40)의 폭 P1은 제조 오차 정도의 오차 범위 내에서 거의 동일하다. 도 5의 (a)의 범위(50 및 50a)는 각각, 도 4의 판독기(20)가 패턴(40)을 판독하는 범위이다. 범위(52a 내지 52d)는, 도 4의 판독기(22a 내지 22d)가 패턴(40)을 판독하는 범위이다. 범위(50 및 50a)는, X 방향으로 연신되는 직선 상에 위치하고 있다. 범위(50 및 50a)가 배열되는 직선 위치가, 패턴(40)을 판독하는 계측 위치(56)이다. 도 5의 (a)에서는, 계측 위치(56)는 패턴(40)의 Y 방향 중앙에 위치하고 있으며, 이것이 패턴 판독의 기준 위치로 된다. 제어부(13)는, 범위(50 및 50a)에서의 판독기(20)에 의한 판독 결과에 기초하여, 메저(10)의 선단 위치(41)로부터 계측 위치(56)까지의 길이 L을 산출한다. 또한 실제의 계측 길이는, 길이 L에 소정값을 가감한 값으로 된다.
판독기(20)를 이용하여 범위(50 및 50a)의 패턴(40)을 판독하여 길이를 계측한 경우, 1행의 코드의 계측 정밀도는 패턴(40)의 높이 P1으로 된다.
도 5의 (b)에서는, 최소 자릿수(자릿수 번호 6)의 패턴(40)을 Y 방향으로 가상적으로 3개의 영역(40a, 40b 및 40c)으로 분할하고 있다. 영역(40a 내지 40c)은 인쇄에 의하여 구별되어 있는 것은 아니며, 눈으로 보더라도 메저(10) 상에서는 구별이 되지 않는다. 영역(40a 내지 40c)의 각각의 Y 방향의 폭은 P3이다. P3=P1/3이며, 예를 들어 1㎜이다. 영역(40a 내지 40c)의 Y 방향의 폭은 실질적으로 동일하며, 제조 오차 정도의 범위에 들어간다.
도 5의 (a)와 같이 범위(52a 내지 52d)는 각 행의 최소 자릿수의 패턴에 대응하고 있으며, Y 방향으로 연신되는 직선 상에 위치하고 있다. 범위(50a)와 범위(52b)의 중심의 거리 및 범위(50a)와 범위(52c)의 중심의 거리는 각각 P2이다. 거리 P2는 폭 P1+폭 P3이며, 예를 들어 4㎜이다. 한편, 범위(52a)와 범위(52b)의 중심의 거리 및 범위(52c)와 범위(52d)의 중심의 거리는 각각 P1이다.
판독기(20)에 더해 판독기(22a 내지 22d)를 이용하여, 범위(52a 내지 52d)에 위치하는 패턴(40)을 판독하여 길이를 계측하면, 길이의 계측 정밀도를 P3으로 할 수 있다.
도 6은, 실시예 1에 이용하는 테이블을 나타내는 도면이다. 제어부(13)는 도 6의 테이블을 이용하여, 판독기(20)의 출력으로부터 산출한 길이 L을 보정한다. 이것에 의하여 계측 정밀도를 P3으로 할 수 있다.
도 6의 테이블에는, 행마다 범위(50a)에서 판독된 색(3진수의 수치), 범위(50)에서 판독된 수치의 합, 범위(52a 내지 52d)에서 판독된 색의 조합, 및 판독기(20)의 출력에 기초하여 산출된 길이 L에 대하여 가산하는 보정값이 설정되어 있다. 범위(50)의 수치의 합은, 최소 자릿수의 패턴 이외의 5개의 패턴(40)에 대응하는 수치의 합이 홀수인지 짝수인지를 나타내고 있다. 보정값은, 범위(50 및 50a)에서 판독된 패턴의 색에 따라 결정되는 길이 L에 대하여 가산하는 보정값이다. 보정값이 「-P3」일 때는, 범위(50 및 50a)에서의 판독 결과에 따라 결정되는 길이 L로부터 P3에 상당하는 길이를 감소시키는 것을 나타내고 있다. 보정값이 「+P3」일 때는, 범위(50 및 50a)에서의 판독 결과에 따라 결정되는 길이에 대하여, P3에 상당하는 길이를 가산하는 것을 나타내고 있다.
이상과 같이, 제어부(13)는 판독기(20, 22a 내지 22d)의 계측 결과를 이용하여 길이를 결정함으로써, 패턴(40)의 자릿수를 늘리는 일 없이 패턴의 폭 P1보다 길이의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다. 판독기(22a 내지 22d)의 개수를 더 늘림으로써 계측 정밀도를 P1의 1/3보다 작게 하는 것도 가능하다.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는, 실시예 1에 있어서의 메저의 사시도이다. 본 실시 형태의 메저(10)는, 예를 들어 금속제이며, 메저(10)에 힘이 가해지지 않는 상태에서는, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 메저(10)는 X 방향을 따라 만곡되어 있다. 도 7의 (a)에서는, 메저(10)의 X 방향의 중심(10b)이 단부(10c)에 대하여 도시 하방으로 볼록해지도록 만곡되어 있다. 도시 하방의 메저(10)의 볼록측의 면에는 패턴(40)이 인쇄되어 있다. 메저(10)의 다른 쪽 면에는, 유저가 시인하는 눈금이 인쇄되어 있어도 된다. 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이, 메저(10)에 물체(45)를 접촉시키고 메저(10)의 두께 방향으로 힘을 가하거나, 감듯이 구부리거나 하면, 메저(10)를 평탄하게 할 수 있다. 도 7의 메저(10)는, 만곡된 상태에서는 직립성이 높기 때문에 메저를 뻗치더라도 메저가 절곡되기 어려워지고, 두께 방향으로 힘을 가하면 만곡이 해소되어 유연하게 변형된다. 이와 같은 메저는, 예를 들어 건설 현장에서 이용되고 있다.
도 8의 (a)는, 비교예 1에 있어서의 메저 및 판독기의 단면도, 도 8의 (b) 및 도 8의 (c)는, 실시예 1에 있어서의 메저 및 판독기의 단면도이다. 도 8의 (a)에 도시하는 메저(10')는, 중심(10b)이 단부(10c)에 비해 판독기(20) 쪽으로 부풀듯이 만곡되어 있다. 도 8의 (a)는, 메저(10')에는 힘이 가해져 있지 않은 상태, 즉, 자유 상태를 도시하고 있으며, 중심(10b)과 단부(10c)의 두께 방향의 거리는 D1이다. 이 때문에, 중심(10b) 부근의 판독기(20d)와 메저(10')의 거리 Dd와, 단부(10c) 부근의 판독기(20a)와 메저(10')의 거리 Da가 상이하다. 메저(10')와 판독기(20a) 및 판독기(20d)와의 거리가 상이한 점에서, 각 판독기(20a 및 20d)가 수광하는 메저로부터의 반사광량도 상이해져 버린다. 그 때문에, 판독기(20a와 20d)에서 동일한 색을 판독하더라도, 각각으로부터 출력되는 신호의 전류값 또는 전압값이 상이해져 버려, 계측기는 각 판독기가 상이한 색을 판독하고 있다고 오인해 버릴 가능성이 있다. 따라서 길이의 계측 정밀도가 저하되어 버릴 우려가 있다.
한편, 도 8의 (b)에서는, 도 8의 (a)와 비교하여 메저(10)의 만곡 정도가 낮고 평탄도가 높아져 있다. 중심(10b)과 단부(10c)의 두께 방향의 거리 D2가 자유 상태의 거리 D1보다 작다. 이것에 의하여, 메저(10)의 단부 부근에서의 거리 Da와 중앙 부근에서의 거리 Dd의 차가 도 8의 (a)보다 작아진다. 따라서 동일한 색을 판독하였을 때, 판독기(20a와 20d)로부터 출력되는 신호의 전류값 또는 전압값의 차가 작아져 전류값 또는 전압값이 소정의 범위 내에 들어가기 때문에, 길이의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.
한편, 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이 메저(10)를 X 방향으로 거의 평탄하게 한 경우에는, 거리 Da와 Dd는 거의 동일하다고 할 수 있다. 이 경우에는, 동일한 색을 판독하였을 때 판독기(20a와 20d)로부터 출력되는 신호의 전류값 또는 전압값의 차가 거의 없게 되어, 길이의 계측 정밀도를 도 8의 (b)의 경우보다도 더욱 향상시킬 수 있다.
도 9는, 실시예 1에 있어서의 릴 및 메저의 단면도이다. 도 9에 도시한 바와 같이, 메저(10)가 릴(11)에 권부되면, 메저(10)에는 화살표(46)와 같이 릴(11)의 중심 방향으로 힘이 가해진다. 이것에 의하여 메저(10)는 폭 방향으로 거의 평탄해진다. 이 경우, 릴(11)이 메저(10)의 평탄도를 높이는 평탄 부재로서 기능한다. 실시예 1에서는, 판독기(20)를 릴(11)을 향하여 배치하고, 메저(10)가 릴(11)에 권부된 상태에서 판독기(20)가 패턴(40)을 판독하기 때문에, 동일한 색을 판독하였을 때 각 판독기(20)로부터 출력되는 신호의 전류값 또는 전압값의 차가 거의 없게 되어, 길이의 계측 정밀도를 향상시킬 수 있다.
또한 도 2의 (b)의 로크 레버(31)가 로크 상태로 되었을 때는, 누름부(33)가 메저(10)와 기판(26) 사이에서 빠져서, 스프링(34)이 가압하는 판독기(20)에 의하여 메저(10)가 릴(11)측으로 압박되므로, 메저(10)를 더 평탄하게 유지하는 것이 가능해진다. 이 경우, 판독기(20)가 평탄 부재 및/또는 압박부로서 기능한다.
실시예 2
도 10은, 실시예 2에 있어서의 계측기의 단면도이다. 도 10에 도시하는 계측기(102)에서는, 판독기(20 및 22)는 동일한 기판(26) 상에 마련되어 있다. 판독기(20)의 근처에는 복수의 롤러(35)가 마련되고, 케이스(30)의 메저(10)가 도출되는 구멍(36a)의 근처에도 롤러(36)가 마련되어 있다. 판독기(20) 및 판독기(22)가 마련된 기판(26)은 케이스(60) 내에 마련되어 있다. 케이스(60)는, 메저(10)가 수납되어 있는 케이스(30)에 나사(66)에 의하여 고정되어 있다.
도 11은, 실시예 2에 있어서의 판독기와 메저의 모식도이다. 도 11에서는, 도시 하면측에 메저(10)가 만곡되어 있는 것으로 한다. 메저(10)가 롤러(35)에 접촉하면, 롤러(35)에 접촉해 있는 부분에서는 메저(10)에 화살표(46)의 방향으로 힘이 가해진다. 이것에 의하여, 메저(10)는 롤러(35)로 내리눌려서 폭 방향으로 평탄해져, 롤러(35) 근처에서는 메저(10)의 만곡이 거의 없는 상태로 된다. 이 경우, 롤러(35)가 평탄 부재 및/또는 압박부로서 기능한다. 판독기(20)는 롤러(35)에 보다 가까운 위치에 마련된다.
롤러(36)는, 메저(10)를 구멍(36a)으로 안내하기 위한 것이며, 롤러(36)는 메저(10)에 거의 힘을 가하고 있지 않다. 이것에 의하여, 구멍(36a) 부근에서는 메저(10)는 자연 상태로 되어서, 구멍(36a) 부근에서는 메저(10)의 만곡이 커지지만, 판독기(20)는 메저(10)의 만곡이 작고 평탄도가 높아지는 위치에서 패턴(40)을 판독하기 때문에, 동일한 행의 각 패턴(40)과 각 판독기(20)의 거리를 거의 일정하게 유지할 수 있어서 패턴의 판독 정밀도가 향상됨과 함께, 구멍(36a) 부근에서의 만곡의 영향도 나타나지 않는다.
한편, 판독기(22)는 Y 방향으로 배열되어 있으며, Y 방향으로 늘어선 각 컬러 패턴의 동일 자릿수를 판독하므로, 각 판독기(22)와 판독 대상의 각 패턴과의 거리는 거의 일정해질 것으로 전망된다. 그 때문에, 판독기(22)에 의한 패턴의 판독은 X 방향의 만곡의 영향을 받기 어렵다. 따라서 판독기(22)는 판독기(20)보다 구멍(36a) 측에 마련한다.
도 12의 (a), 도 12의 (b), 도 12의 (c) 및 도 12의 (d)는, 각각 실시예 2에 있어서의 계측기의 케이스의 상면도, 측면도, A-A 단면도 및 하면도이다. 도 12의 (a) 내지 도 12의 (d)에 도시한 바와 같이, 판독기(20 및 22)가 수납된 케이스(60)는 하측 케이스(61)와 상측 케이스(62)를 구비하고 있다. 하측 케이스(61)와 상측 케이스(62)는 접합되어 있다. 하측 케이스(61) 및 상측 케이스(62)는, 예를 들어 수지이다. 상측 케이스(62)는, 판독기(20 및 22)가 출사하는 광(예를 들어 적외광)에 대하여 투명하다.
케이스(60)에는 기판(26, 63) 및 배터리(14)가 수납된다. 기판(26) 상에는 판독기(20, 22) 및 집적 회로(64)가 마련되어 있다. 집적 회로(64)는, 예를 들어 제어부(13) 및 통신부(15)로서 기능한다. 메저(10)가 수납된 케이스(30)는 상측 케이스(62) 상에 적재된다. 판독기(20) 및 판독기(22)가 출사한 광은 상측 케이스(62)를 투과하여 메저(10)에 조사된다. 메저(10)에 의하여 반사된 광은 상측 케이스(62)를 투과하여 판독기(20 및 22)에 이른다. 기판(26) 아래에는 배터리(14)가 수납되어 있으며, 하측 케이스(61)의 하면에는 배터리(14)의 수납 영역용의 덮개(65)가 마련되어 있다. 또한 기판(63) 아래에는, 계측기(102)를 온으로 하기 위한 스위치(12)가 마련되어 있으며, 하측 케이스(61)의 하면에는, 스위치(12)를 압박하기 위한 압박부(67)가 마련되어 있다. 케이스(60)에는 나사(66)용의 구멍(69)이 마련되어 있다. 케이스(60)는 케이스(30)에 탈착 가능하다. 나사 고정 이외에 훅 등의 걸림 지지부를 이용하여 케이스(60)를 케이스(30)에 장착해도 된다. 그 외의 구성은 실시예 1과 동일하여 설명을 생략한다.
건설 현장 등에서는, 계측기는 모래나 분진이 많은 가혹한 환경에서 이용된다. 이 때문에, 메저(10)의 표면의 오손이나 마모에 의하여 패턴을 판독하지 못하게 될 우려가 있다. 또한 메저(10)가 꺾이는 등 파손될 가능성도 있으며, 수 개월 간 메저를 사용하지 못하게 되는 일도 생각할 수 있다. 그러나 계측기 자체를 교환하게 되면, 그러기 위한 비용이 증가해 버린다. 한편, 실시예 2에서는, 판독기(20 및 22)가 수납된 케이스(60)를, 메저(10)가 수납되는 케이스(30)로부터 탈착 가능하게 하고 있다. 이것에 의하여, 고가의 판독기(20 및 22)를 부담 없이 사용하는 한편, 저렴한 메저(10)를 간단히 교환할 수 있다. 케이스(60) 내에는, 판독기(20 및 22) 이외에도 제어부(13), 통신부(15) 및 표시부(16) 중 적어도 하나를 마련해도 된다. 이것에 의하여, 메저(10)가 수용되어 있는 저렴한 부분만을 교환할 수 있다. 메저(10)는 소모품이라고도 생각할 수 있기 때문에, 계측기를 사용하는 데 있어서 메저(10)에 관련되는 부분만을 교환 가능하게 하는 것은 장점이 크다.
실시예 1 및 2에 의하면, 도 8의 (b) 및 도 8의 (c)와 같이, 판독기(20)(제1 판독기)에 의하여, 메저(10)의 X 방향으로 배열된 복수 패턴(40)을, 메저(10)에 힘이 가해져 있지 않은 제1 상태보다도 만곡의 정도가 작은 제2 상태에서 광학적으로 판독한다. 이것에 의하여, 각 판독기(20)와 메저의 거리를 보다 균일화하는 것이 가능해져 패턴(40)의 판독 정밀도가 향상되어 길이의 계측 정밀도가 향상된다.
또한 판독기(22)(제2 판독기)는, 메저(10)의 Y 방향으로 배치된 복수의 패턴(40)을, 메저의 만곡이 제2 상태보다 큰 제3 상태에서 광학적으로 판독하고 있다. 그러나 각 판독기(22)는, Y 방향으로 늘어선 동일 자릿수의 패턴을 판독하기 때문에, 메저(10)가 X 방향으로 만곡되어 있더라도 각 판독기(22)와 메저(10)의 거리는 거의 동일해져 판독 정밀도에 영향을 미치기 어렵다. 따라서 판독기(22)는, 메저(10)의 만곡이 제2 상태보다 큰 개소에서 패턴을 판독하더라도 문제가 없다. 또한 판독기(22)는, 만곡이 제1 상태, 제2 상태, 또는 평탄한 상태 중 어느 상태에서 패턴(40)을 판독해도 된다.
판독기(22)는 계측 정밀도를 향상시키기 위한 것이며, 마련되어 있지 않아도 된다.
실시예 1에서는, 판독기(20)는, 릴(11)에 권부된 상태의 메저(10)의 패턴(40)을 판독한다. 이것에 의하여 판독기(20)는, 메저(10)의 만곡이 작은 상태에서 패턴(40)을 판독할 수 있다.
실시예 2에서는, 롤러(35)(압박부)에 의하여 메저(10)의 만곡을 작게 하도록 메저(10)를 압박한다. 판독기(20)는, 롤러(35)에 의하여 만곡이 작아진 상태의 메저(10)의 패턴(40)을 판독한다. 이것에 의하여 판독기(20)는, 메저(10)의 만곡이 작은 상태에서 패턴(40)을 판독할 수 있다. 또한 압박부는 롤러(35) 이외에도 메저(10)를 압박하는 부재이면 된다.
실시예 2에서는, 메저(10)를 수납하는 케이스(30)(제1 케이스)와, 판독기(20 및 22)를 수납하는 케이스(60)(제2 케이스)는 탈착 가능하다. 이것에 의하여, 고가의 판독기(20 및 22)를 부담 없이 사용하고, 저렴한 메저(10)를 간단히 교환할 수 있다.
계측기(100 및 102)에서는, 통신부(15)가 계측한 계측값을 외부 장치(25)에 무선 등에 의하여 전송할 수 있다. 이것에 의하여, 유저가 계측한 길이를 기록하지 않더라도 계측값을 데이터베이스에 저장할 수 있다. 실시예 1과 같이 계측기(100)는, 계측값을 표시하는 표시부(16)를 구비하고 있어도 된다. 이것에 의하여, 유저가 계측한 계측값을 확인할 수 있다.
실시예 3
도 13은, 실시예 3에 있어서의 판독기와 메저를 도시하는 단면도이다. 도 13에 도시한 바와 같이, 실시예 3에서는, 판독기(20a 내지 20d)는 만곡된 상태의 메저(10)로부터 패턴(40)을 판독한다. 메저(10)의 만곡은, 도 8의 (a)와 같은 자유 상태의 만곡이어도 되고, 도 8의 (b)와 같은, 자유 상태보다 만곡이 작은 상태여도 된다. 판독기(20a 내지 20d)의 상면과 메저(10)의 하면의 거리는 Da 내지 Dd의 범위를 취한다. 메저(10)의 중심(10b) 부근의 거리 Dd가 가장 작고, 메저의 단부를 향함에 따라 거리가 커지며, 단부(10c) 부근에서의 거리 Da가 가장 크다.
도 14는, 실시예 3에 있어서의 거리 D에 대한 판독기의 출력 전류를 나타내는 도면이다. 종축은, 계측기의 출력 전류 Iout을 출력 전류의 피크 전류 I0으로 규격화하여 %로 나타내고 있다. 도 14에 나타낸 바와 같이, 거리가 기준 거리 Dp일 때 피크 전류 I0이 출력되는 것으로 한다. 또한 거리 D가 Dp보다 작아지는, 또는 커지면 출력 전류는 점차 작아진다. 도 14에서는, 거리 Da 및 Dd일 때의 출력 전류 IL은 I0의 80%, 거리 Db일 때의 출력 전류 IM은 I0의 90%, 거리 Dc일 때의 출력 전류 IH는 I0의 98%이다. 이것에 의하여, 동일한 색의 패턴을 판독하더라도 판독기(20a 및 20d)의 출력은 판독기(20c)의 출력보다 약 20% 작아져 버리기 때문에, 판독기(20a/20d)와 판독기(20c)는 상이한 색을 판독하였다고 판정될 우려가 있다. 그 때문에, 실시예 3에서는 메저(10)와 판독기(20)의 거리에 따라 판독기 출력을 보정한다.
도 15의 (a)는, 실시예 3에 있어서의 보정부(48)의 일례를 도시하는 블록도이다. 도 15의 (a)에 도시하는 보정부(48)에서는, 판독기(20)의 출력과 그라운드 사이에 저항 R1 내지 R4가 직렬 접속되어 있다. 저항 R1과 판독기(20) 사이의 노드 N1은 제어부(13)의 아날로그/디지털 변환 단자 A/D에 접속되어 있다. 저항 R1과 R2 사이의 노드 N2, 저항 R2와 R3 사이의 노드 N3, 및 저항 R3과 R4 사이의 노드 N4는 각각, 제어부(13)의 출력 단자 OUT1 내지 OUT3에 접속되어 있다.
제어부(13)는 판독기(20a 내지 20d)에 따라 그 출력 단자의 전위를 조정한다. 판독기(20a 및 20d)의 출력 신호를 취득할 때, 제어부(13)는 출력 단자 OUT3을 로우 레벨(예를 들어 그라운드 전압)로 한다. 이 경우, 노드 N1의 전압은 VL=IL×(R1+R2+R3)으로 된다. 판독기(20b)의 출력 신호를 취득할 때는, 제어부(13)는 출력 단자 OUT2를 로우 레벨로 한다. 이 경우, 노드 N1의 전압은 VM=IM×(R1+R2)로 된다. 또한 판독기(20c)의 출력 신호를 취득할 때, 제어부(13)는 출력 단자 OUT1을 로우 레벨로 한다. 이때의 노드 N1의 전압은 VH=IH×R1로 된다. 각 판독기(20a 내지 20d)와 메저(10)의 거리에 따라 각 저항 R1 내지 R4의 저항값을 적절히 설정함으로써, 동일 색을 판독한 각각의 판독기(20a, 20d, 20b 및 20c)의 각각에 대응하는 노드 N1의 전압 VL, VM 및 VH를 거의 동일한 전압값으로 할 수 있다. 이것에 의하여, 만곡되어 있는 메저(10)를 판독한 경우에도 판독기(20)와 메저(10)의 거리 D의 차를 보상할 수 있어서, 판독 정밀도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
도 15의 (b)는, 실시예 3에 있어서의 제어부의 제어를 도시하는 흐름도이다. 각 판독기의 출력 신호의 보정은, 도 15의 (a)에 도시한 회로를 이용하는 것 외에, 미리 판독기마다 설정된 보정 계수를 이용하는 것도 가능하다. 도 15의 (b)에 도시한 바와 같이, 제어부(13)는 각각의 판독기(20)로부터 출력 신호를 취득한다(S10). 제어부(13)는 판독기(20)의 출력 신호를 보정한다(S12). 도 15의 (b)의 예에서는, 각 판독기(20a)의 출력 신호에, 각각의 판독기에 대응하는 보정 계수를 곱한다. 예를 들어 판독기(20a 및 20d)의 출력 신호에는 보정 계수로서 1.2를 곱한다. 마찬가지로, 판독기(20b)의 출력 신호에는 보정 계수로서 1.1을 곱하고, 판독기(20c)의 출력 신호에는 보정 계수로서 1.02를 곱한다. 이것에 의하여, 동일한 패턴을 판독하였을 때의 각 판독기(20a 내지 20d)의 출력 신호×보정 계수를 거의 동일한 값으로 할 수 있다. 이것에 의하여, 판독기(20)와 메저(10)의 거리 D의 차를 보상할 수 있다. 제어부(13)는, 보정한 각 판독기의 출력 신호에 기초하여 계측값을 산출한다(S14). 그 후, 종료된다.
판독기(20a 내지 20d)가 판독한 신호의 보정은, 도 15의 (a)와 같은 회로에 의하여 실현해도 되고, 도 15의 (b)와 같이 소프트웨어와 하드웨어의 협동에 의하여 실현해도 된다. 그 외의 구성은 실시예 1 및 2과 동일하여 설명을 생략한다.
실시예 3에 의하면, 보정부(48)는, 판독기(20a 내지 20d)가 판독한 신호를, 판독기(20a 내지 20d)와 메저(10)의 거리 Da로부터 Dd의 차를 보상하도록 보정한다. 이것에 의하여, 메저(10)가 만곡되어 있더라도 패턴(40)의 판독 정밀도가 향상되어 길이의 계측 정밀도가 향상된다.
또한 각 판독기(22)는, 각각 코드가 동일한 자릿수를 기본적으로 동일 조건에서 판독하고 있는 점에서, 메저(10)의 만곡은 개개의 판독기(22)의 출력에 영향을 미치지 않기 때문에, 보정부(48)는 판독기(22)가 판독한 신호를 보정하지 않아도 된다.
상기 실시 형태에서는, 특히 금속제 메저의 만곡에 기인하는 판독 정밀도의 저하 방지에 대하여 설명하였다. 그러나 상기 실시 형태는, 수지제의 메저를 이용하는 경우 등에도 적용이 가능하다.
또한 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시하는 것이 가능하다.

Claims (7)

  1. 길이 방향으로 배열된 복수의 판독 패턴을 갖고, 또한 각 판독 패턴이 폭 방향으로 배열된 복수의 패턴을 갖는 메저를 판독하는 계측기에 있어서,
    상기 메저의 평탄도를 높이는 평탄 부재와,
    상기 평탄 부재에 의하여 상기 평탄도가 높아진 상태의 상기 메저로부터, 하나의 판독 패턴에 포함되는, 상기 폭 방향으로 배열된 상기 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제1 판독기
    를 구비하는, 계측기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메저의 길이 방향으로 배열된 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제2 판독기를 더 구비하는, 계측기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메저를 권부하는 릴을 구비하고,
    상기 제1 판독기는, 상기 릴에 권부된 상태의 상기 메저로부터, 상기 폭 방향으로 배열된 복수의 패턴을 판독하는, 계측기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메저를 압박하는 압박부를 구비하고,
    상기 제1 판독기는, 상기 압박부에 의하여 압박된 상태의 상기 메저로부터, 상기 폭 방향으로 배열된 복수의 패턴을 판독하는, 계측기.
  5. 폭 방향으로 복수의 패턴이 마련되어 있는 메저를 판독하는 계측기에 있어서,
    상기 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제1 판독기와,
    상기 복수의 패턴의 각각이 마련되어 있는 위치에서의 상기 메저와 상기 제1 판독기 사이의 복수의 거리의 차를 보상하도록, 상기 제1 판독기가 판독한 신호를 보정하는 보정부
    를 구비하는, 계측기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 메저를 수납하는 제1 케이스와,
    상기 제1 판독기를 수납하고, 상기 제1 케이스에 탈착 가능한 제2 케이스를 구비하는, 계측기.
  7. 길이 방향으로 배열된 복수의 판독 패턴을 갖고, 또한 각 판독 패턴이 폭 방향으로 배열된 복수의 패턴을 갖는 메저를 판독하는 계측기에 있어서,
    상기 폭 방향으로 배열된 상기 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제1 판독기와,
    상기 길이 방향으로 배치되는 복수의 패턴을 광학적으로 판독하는 제2 판독기와,
    상기 제1 판독기에 의한 판독 결과로부터 얻어지는 길이를, 상기 제2 판독기의 판독 결과에 기초하여 보정하는 보정부
    를 구비하는, 계측기.
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